真空技术基础及其应用现状参考幻灯片
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实漏指与外界连接的漏孔造成的漏气。它可以通过适当 的检漏方法和检漏仪器检测出来。
25
2021/1/19
真空泄漏测量指标：漏率，单位： Pa•m3/s 真空泄漏常用测量方法：氦质谱检漏仪检漏
材质通常为304不
锈钢，有特殊要
求时，可以选用
其他材料
12
2021/1/19
2、真空获得设备
用来获得真空的设备，称为真空泵，按其工作原 理，分为两大类：
压缩型真空泵：将气体从泵的入口端压缩到出口 端，并排出泵体外。
吸附型真空泵：利用各种吸气作用将气体吸附在 泵体内以达到降低真空度的作用。
13
2021/1/19
（1）灵敏度与气体种类有关 （2）压强高于10-1Pa时，灯丝易于烧毁。
22
2021/1/19
4、真空控制系统
控制真空系统中机组的启 停，大门的开、闭，真空 系统真空度、温度的监测 系统，称为真空控制系统， 该系统包括控制操作界面、 显示界面等。
23
2021/1/19
5、真空检漏技术
一个理想的真空容器，当达到真空状态后，与对其工作 的真空泵隔离，该容器内的真空度不应改变。而一个真 正容器内，则压强会上升，这是由于容器壁表面出气、 渗透和漏气等因素构成的。
任何一个真空系统，漏气时绝对的，不漏时相对的。
一个真空系统的极限压强，实际就是抽气与漏气达到动
态平衡时的压强。
24
2021/1/19
真空系统的漏气分为实漏和虚漏
虚漏是指真空容器内部有漏源，如材料内部有孔洞，或 结构上有死空间，其中的气体不能有效的被真空泵抽走， 而是通过缝隙缓慢地，源源不断地漏向真空系统，就像 有漏孔存在一样，但又无法从外部检测出来。它可以通 过选用优质材料或改变设计方案解决
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2021/1/19
旋片真空泵
罗茨真空泵
螺杆泵
分子泵
低温泵
15
202Leabharlann Baidu/1/19
罗茨泵机组
16
2021/1/19
真空系统泵组组合
17
2021/1/19
3、真空测量设备
真空度的高低通常用气体压强来表 示，气体压强越低，真空度越高； 反之，气体压强越高，真空度越低。
真空测量，就是测量真空系统的气 体压强。 18
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2021/1/19
4、真空区域的划分
根据GB/T3163-93，真空区域大致划分如下：
低真空：105Pa~102Pa
中真空：102Pa~10-1Pa
高真空：10-1Pa~10-5Pa
超高真空：10-5Pa~10-9Pa
极高真空：<10-9Pa
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2021/1/19
二、真空系统
用于满足某种真空工艺要 求，具有获得并测量、控 制有特定真空度的系统称 为真空系统
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2021/1/19
真空系统的组成
1、真空容器 2、真空获得设备 3、真空测量设备 4、真空控制系统 5、真空检漏
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2021/1/19
1、真空容器（VACUUM CHAMBER）
根据力学计算能 允许容器的压力 低于环境压力的 真空密封容器
11
2021/1/19
常用的真空容器 主要有圆形和方 形两种，圆形又 分为立式和卧式 两种结构
托
里
拆
利
实
验
3
2021/1/19
1654年，德国工程师盖利克（Otto von Guericke）利用其发明的活 塞抽气泵在马德堡市（Magdeburg）公开表演马德堡半球实验，即 两边各用八匹马，也不能将合拢在一起的已抽真空的两个半球拉开。 从此，人们对大气压力有了认识，物理学家们开始对低气压中的现 象进行研究，工程师们发明了各种抽气机。
真空技术基础及其应用现状
刘甲朋
1
一、真空概述
2
2021/1/19
1643年。伽利略（Galileo Galilei）的弟子托里拆利（Evangelista Torricelli）在意大利佛罗伦萨市（Florence）做了一个著名的实验， 将一端密封的长管注满水银并倒置在盛有Hg（汞）的槽里时，发现 了密封的玻璃管中760mm水银柱顶端产生的真空。从而证实了大气 的压力可支撑760mm汞柱的重量。
X射线管（ W.D.Coolidge，1915年）
5
2021/1/19
1、真空的定义：
真空泛指低于地区大气压力的气体状态
2、真空的特点：
与大气压有压力差
分子数密度低
平均自由程长
在表面形成单分子层的时间长
6
2021/1/19
3、描述真空度的单位：
帕斯卡（Pa）：1Pa=1N/m2 标准大气压（ atm ）：1atm=101325Pa 巴（ bar ）：1bar=105Pa 托（Torr）：1Torr=1/760atm≈133Pa
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2021/1/19
热阴极电离真空计 原理：使待测空间的气体电离，测量所产生的离子浓度，
离子浓度正比于气体浓度，故在一定压强范围内常能得 到线性的关系。 量程：1~1×10-5Pa 优点：
（1）测出的为总压强 （2）反应迅速，可连续读数，还可远距离控制； （3）对机械振动不敏感
缺点：
2021/1/19
按照测量原理的不同，可将真空计分为以下三种：
（1）压缩真空计：先将气体压缩，让其压强升高，测出升高后 的压强后，再设法计算出原来的压强。
（2）热传导真空计：利用一根热的导丝，测量气体导热造成的 某些效应，如温度的变化等。
（3）电离式真空计：利用电子碰撞气体分子，使其电离，然后
马德堡半球实验
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2021/1/19
早期真空相关发现和发明：
阴极射线（Goldstein，1876年）
碳丝灯泡（T.A.Edison，1879年）
X射线（W.Rontgen,1895年）
真空二极管（A.Fleming，1902年）
真空三极管（L.Forest，1907年）
充气日光灯（I.Langmuir，1915年）
测量所得的离子流。
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2021/1/19
各种真空计适用压力范围
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2021/1/19
几种常用真空计简介
电容薄膜真空计 原理：压强改变时薄膜发生形变，它和感知电极间
的距离改变，从而其间的电容量改变，用电学的方 法测出电容量，便可通过校准确定气体压强。 量程：其量程有四个数量级，105Pa~10Pa、 104Pa~1Pa、103Pa~10-1Pa、102Pa~10-2Pa 特点：量程宽(1×105Pa~1×10-2Pa)，精度高，稳定性 好，测量结果与气体 种类无关 ，特别是可以测量蒸 汽和腐蚀性气体的压力
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2021/1/19
真空泄漏测量指标：漏率，单位： Pa•m3/s 真空泄漏常用测量方法：氦质谱检漏仪检漏
材质通常为304不
锈钢，有特殊要
求时，可以选用
其他材料
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2021/1/19
2、真空获得设备
用来获得真空的设备，称为真空泵，按其工作原 理，分为两大类：
压缩型真空泵：将气体从泵的入口端压缩到出口 端，并排出泵体外。
吸附型真空泵：利用各种吸气作用将气体吸附在 泵体内以达到降低真空度的作用。
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2021/1/19
（1）灵敏度与气体种类有关 （2）压强高于10-1Pa时，灯丝易于烧毁。
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2021/1/19
4、真空控制系统
控制真空系统中机组的启 停，大门的开、闭，真空 系统真空度、温度的监测 系统，称为真空控制系统， 该系统包括控制操作界面、 显示界面等。
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2021/1/19
5、真空检漏技术
一个理想的真空容器，当达到真空状态后，与对其工作 的真空泵隔离，该容器内的真空度不应改变。而一个真 正容器内，则压强会上升，这是由于容器壁表面出气、 渗透和漏气等因素构成的。
任何一个真空系统，漏气时绝对的，不漏时相对的。
一个真空系统的极限压强，实际就是抽气与漏气达到动
态平衡时的压强。
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2021/1/19
真空系统的漏气分为实漏和虚漏
虚漏是指真空容器内部有漏源，如材料内部有孔洞，或 结构上有死空间，其中的气体不能有效的被真空泵抽走， 而是通过缝隙缓慢地，源源不断地漏向真空系统，就像 有漏孔存在一样，但又无法从外部检测出来。它可以通 过选用优质材料或改变设计方案解决
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2021/1/19
旋片真空泵
罗茨真空泵
螺杆泵
分子泵
低温泵
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202Leabharlann Baidu/1/19
罗茨泵机组
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2021/1/19
真空系统泵组组合
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2021/1/19
3、真空测量设备
真空度的高低通常用气体压强来表 示，气体压强越低，真空度越高； 反之，气体压强越高，真空度越低。
真空测量，就是测量真空系统的气 体压强。 18
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2021/1/19
4、真空区域的划分
根据GB/T3163-93，真空区域大致划分如下：
低真空：105Pa~102Pa
中真空：102Pa~10-1Pa
高真空：10-1Pa~10-5Pa
超高真空：10-5Pa~10-9Pa
极高真空：<10-9Pa
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二、真空系统
用于满足某种真空工艺要 求，具有获得并测量、控 制有特定真空度的系统称 为真空系统
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2021/1/19
真空系统的组成
1、真空容器 2、真空获得设备 3、真空测量设备 4、真空控制系统 5、真空检漏
10
2021/1/19
1、真空容器（VACUUM CHAMBER）
根据力学计算能 允许容器的压力 低于环境压力的 真空密封容器
11
2021/1/19
常用的真空容器 主要有圆形和方 形两种，圆形又 分为立式和卧式 两种结构
托
里
拆
利
实
验
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2021/1/19
1654年，德国工程师盖利克（Otto von Guericke）利用其发明的活 塞抽气泵在马德堡市（Magdeburg）公开表演马德堡半球实验，即 两边各用八匹马，也不能将合拢在一起的已抽真空的两个半球拉开。 从此，人们对大气压力有了认识，物理学家们开始对低气压中的现 象进行研究，工程师们发明了各种抽气机。
真空技术基础及其应用现状
刘甲朋
1
一、真空概述
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2021/1/19
1643年。伽利略（Galileo Galilei）的弟子托里拆利（Evangelista Torricelli）在意大利佛罗伦萨市（Florence）做了一个著名的实验， 将一端密封的长管注满水银并倒置在盛有Hg（汞）的槽里时，发现 了密封的玻璃管中760mm水银柱顶端产生的真空。从而证实了大气 的压力可支撑760mm汞柱的重量。
X射线管（ W.D.Coolidge，1915年）
5
2021/1/19
1、真空的定义：
真空泛指低于地区大气压力的气体状态
2、真空的特点：
与大气压有压力差
分子数密度低
平均自由程长
在表面形成单分子层的时间长
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2021/1/19
3、描述真空度的单位：
帕斯卡（Pa）：1Pa=1N/m2 标准大气压（ atm ）：1atm=101325Pa 巴（ bar ）：1bar=105Pa 托（Torr）：1Torr=1/760atm≈133Pa
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2021/1/19
热阴极电离真空计 原理：使待测空间的气体电离，测量所产生的离子浓度，
离子浓度正比于气体浓度，故在一定压强范围内常能得 到线性的关系。 量程：1~1×10-5Pa 优点：
（1）测出的为总压强 （2）反应迅速，可连续读数，还可远距离控制； （3）对机械振动不敏感
缺点：
2021/1/19
按照测量原理的不同，可将真空计分为以下三种：
（1）压缩真空计：先将气体压缩，让其压强升高，测出升高后 的压强后，再设法计算出原来的压强。
（2）热传导真空计：利用一根热的导丝，测量气体导热造成的 某些效应，如温度的变化等。
（3）电离式真空计：利用电子碰撞气体分子，使其电离，然后
马德堡半球实验
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2021/1/19
早期真空相关发现和发明：
阴极射线（Goldstein，1876年）
碳丝灯泡（T.A.Edison，1879年）
X射线（W.Rontgen,1895年）
真空二极管（A.Fleming，1902年）
真空三极管（L.Forest，1907年）
充气日光灯（I.Langmuir，1915年）
测量所得的离子流。
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2021/1/19
各种真空计适用压力范围
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2021/1/19
几种常用真空计简介
电容薄膜真空计 原理：压强改变时薄膜发生形变，它和感知电极间
的距离改变，从而其间的电容量改变，用电学的方 法测出电容量，便可通过校准确定气体压强。 量程：其量程有四个数量级，105Pa~10Pa、 104Pa~1Pa、103Pa~10-1Pa、102Pa~10-2Pa 特点：量程宽(1×105Pa~1×10-2Pa)，精度高，稳定性 好，测量结果与气体 种类无关 ，特别是可以测量蒸 汽和腐蚀性气体的压力